KR100421255B1

KR100421255B1 - 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 또는 몰탈 및 그들을 이용한 방수포장방법

Info

Publication number: KR100421255B1
Application number: KR10-2001-0034229A
Authority: KR
Inventors: 안영기; 양영규; 김영상
Original assignee: 금호석유화학 주식회사; 인본건설주식회사; 주식회사 에이씨이테크
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2004-03-09
Also published as: KR20020095895A

Abstract

본 발명은 고분자 화합물인 합성고무 라텍스를 실험에서 얻어진 최적배합비로 콘크리트에 배합하여 합성고무 라텍스가 콘크리트 내부에서 필름 또는 네트워크를 형성하도록 하여 수밀성, 휨강도, 부착강도 등을 증대시킴으로서 토목 및 건축 구조물의 방수포장을 효율적으로 할 수 있도록 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 또는 몰탈 및 그들의 제조방법에 관한 것으로, 종래의 콘크리트 포장은 아스팔트 포장에 비해서 내구성, 내마모성 등이 월등히 우수하지만 요구되는 평탄성 확보가 어렵고 교통소음 및 빛에 대한 반사가 심해서 운전에 방해를 주며, 투수성으로 인해서 염화물이 내부로 침투하여 철근의 부식을 유발하고, 그에 따른 콘크리트 표면의 균열이 발생하여 내구성을 저하시키는 문제가 있었고, 종래의 시멘트 몰탈 방수공법은 풍부한 시공실적과 경험으로 인해서 자주 사용되지만 공정의 복잡성과 인건비, 배합에 따른 계량의 어려움 등으로 인해서 품질관리가 거의 불가능하게 되는 문제가 있었던 바, 전체 중량에 대하여 시멘트 16~20%, 합성고무 라텍스(SBR Latex) 5∼6%, 모래 43∼47%, 자갈 23∼26%, 물 6∼8%를 혼합하여 교면방수포장 및 도로방수포장에 사용되는 개질 콘크리트 조성물을 구성하는 것과, 시멘트 22~23%, 합성고무 라텍스(SBR Latex) 1∼4%, 모래 67~69%, 물 6∼7%를 혼합하여 건축물의 내외벽 방수포장에 사용되는 개질 몰탈 조성물을 구성하는 것, 그리고 표면정리 및 청소를 하는 단계 및 상기 개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 생산하는 단계, 그리고 상기 개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 1차 도포하는 단계, 상기개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 포설하는 단계, 마감하는 단계, 양생하는 단계로 방수포장을 하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 교량이나 도로, 건축물의 내구성을 크게 증대시킬 수 있게 되고, 교량의 유지보수기간의 증대를 이룰 수 있게 되어 사회적 비용의 감소와 유지보수 비용의 절감을 도모할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 되며, 아울러 동일한 콘크리트를 재료의 기본으로 함으로서 방수재료와 기존의 콘크리트 구조물과의 결합력을 높일 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 또는 몰탈 및 그들을 이용한 방수포장방법 { a concrete or a mortar having synthetic rubber latex and Waterproof paving method using the concrete and the mortar }

본 발명은 합성고무 라텍스를 포함하는 콘크리트 또는 몰탈 및 그들을 이용한 방수포장방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 고분자 화합물인 합성고무 라텍스를 실험에서 얻어진 최적배합비로 콘크리트에 배합하여 합성고무 라텍스가 콘크리트 내부에서 필름 또는 네트워크를 형성하도록 하여 수밀성, 휨강도, 부착강도 등을 증대시킴으로써 교량이나 도로, 건축물을 효율적으로 방수포장할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 도로건설이 시작된 이래로 도로포장의 경우에는 주로 아스팔트 포장(아스팔트 콘크리트 포장)이 그 주류를 이루었던 바, 산업 및 경제규모가 확대됨에 따라 수송수단인 차량의 대형화 및 중량화로 인해서 포장수명이 단축되는 결과를 초래되었으며, 이와 더불어 거듭된 유류파동에 따른 포장 공사비의 상대적 상승과 부존자원의 활용차원에서 콘크리트 포장(시멘트 콘크리트 포장)에 대한 관심을 갖게 되었고, 그에 따른 시공실적도 점차 확대되고 있는 실정이다.

상기에서 콘크리트 포장은 아스팔트 포장에 비해서 내구성, 내마모성 등이 월등히 우수하지만 요구되는 평탄성 확보가 어렵고 교통소음 및 빛에 대한 반사가 심해서 운전에 방해를 주며, 투수성으로 인해서 염화물이 내부로 침투하여 철근의 부식을 유발하고, 그에 따른 콘크리트 표면의 균열이 발생하여 내구성을 저하시킨다.

이에 비교하여 아스팔트 포장의 경우는 온도나 하중에 대하여 소성변형이 심하여 균열이나 노면변형 등이 유발되고, 이질적인 콘크리트와 아스팔트 포장재료의 사용과 투수나 온도변화 등의 외부적 요인에 의해서 들뜸, 박리, 균열 등이 발생하여 잦은 보수공사가 요구되며, 이러한 아스팔트 포장의 빈번한 보수공사로 인해서 차량통행 제한 등의 사회적 비용 증가와 투입되는 공사비로 인한 경제적 손실 등이 문제시되고 있다.

한편 시멘트 몰탈 방수공법은 풍부한 시공실적과 경험으로 인해서 자주 사용되지만 공정의 복잡성과 인건비, 배합에 따른 계량의 어려움 등으로 인해서 품질관리가 거의 불가능하다.

따라서 최근에 들어서 일반 건축 구조물에서 방수는 주로 합성수지계열의 에폭시를 주로 사용하고 있는 실정인 바, 에폭시는 강한 결합성이 발휘되고, 내화학성, 내마모성, 내수성 등이 뛰어나지만 경제적이지 않고, 강도에 비해 신장성이 떨어지며, 자연광에 오래 노출될 경우에는 탈색 등의 단점을 가지고 있다.

또한 실리칸트 등의 무기질 침투제를 이용한 방수공법은 대부분 프리캐스트(Precast) 형식으로 품질은 보장되나 시공의 어려움과 재료비가 고가라는 단점이 있다.

상술한 바와 같이 교량 및 도로 그리고 건물의 방수 포장에서 기존 콘크리트와 접합력이 우수하고, 수밀한 방수 포장의 필요성이 부각되고 있다.

발명은 전술한 종래의 콘크리트 방수방법 등의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것이며, 그 목적이 시멘트 콘크리트 포장시에 수밀성과 내구성 등을 향상시킬 수 있도록 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 또는 몰탈을 제공하는 데에 있는 것이며, 그 다른 목적이 상기 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 또는 몰탈을 이용하여 도로면이나 건축물의 내외벽을 방수포장할 수 있도록 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 또는 몰탈을 이용한 방수포장방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 방수포장에 대한 공정도

도 2는 본 발명에 의한 개질 콘크리트의 라텍스 혼입량에 따른 압축강도를 나타낸 그래프

도 3은 동 개질 콘크리트의 라텍스 혼입량에 따른 휨강도를 나타낸 그래프

도 4는 동 개질 콘크리트의 라텍스 혼입량에 따른 인장강도를 나타낸 그래프

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 스틸렌과 부타디엔을 주성분으로 하는 합성고무 라텍스(KSL363)를 일정비율로 혼합하여 콘크리트 또는 몰탈을 제조하고, 이 콘크리트 또는 몰탈을 사용하여 교량 및 도로, 건축물에 대한 방수포장을 하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명에 있어서 교면방수포장 및 도로방수포장에 사용되는 개질 콘크리트 조성물은 전체 중량에 대하여 시멘트 16~20%, 합성고무 라텍스(SBR Latex) 5∼6%, 모래 43∼47%, 자갈 23∼26%, 물 6∼8%를 혼합한 것이며, 건축물의 내외벽 방수포장에 사용되는 개질 몰탈 조성물은 시멘트 22~23%, 합성고무 라텍스(SBR Latex) 1∼4%, 모래 67~69%, 물 6∼7%를 혼합한 것이다.본원발명의 개질 콘크리트 조성물에 있어서 합성고무 라텍스(SBR Latex)의 함량이 6%가 넘으면 조성물이 양생된 후 라텍스 필름이 과량으로 존재하게 되어 부착강도, 방수성능은 향상되나 압축강도는 크게 감소하게 되고, 고가의 라텍스 사용으로 경제성이 떨어지게 되며, 5% 이하 사용시에는 조성물에 불연속 필름막이 형성되어 방수성능이 감소하게 되고, 휨강도, 인장강도 및 부착강도가 저하된다.또한 시멘트는 개질 콘크리트 조성물의 강도 발현에 기본이 되는 소재로서 16% 이하의 사용시에는 압축강도, 인장강도, 휨강도가 크게 저하되는 성질을 나타내며, 20% 이상 사용시에는 양생시 건조수축이 크게 일어나서 균열이 발생하고 필요이상의 고가 시멘트를 과다하게 사용하여 시공비용 상승의 원인이 된다.그리고 시멘트와 배합되는 모래, 자갈의 배합비는 다양한 배합실험 결과를 토대로 도출된 것으로 압축강도, 휨강도, 인장강도, 방수성능, 크랙발생 여부를 고려한 최적의 조성비이다.아울러 개질 콘크리트 조성물의 배합에 사용되는 물의 양은 작업성을 고려하여 슬럼프 값이 21±2cm가 되는 값을 선택하였으며, 물의 양을 8% 보다 많이 사용하는 경우에는 슬럼프 값이 커져서 조성물의 평탄작업이 어렵고 구성체가 양생된 후 과다의 공극으로 인한 공학적인 강도값이 감소하는 경향을 보이게 되고, 물의 양을 6% 보다 적게 사용하는 경우에는 콘크리트의 경화가 급격하게 일어나게 되어 작업시간을 확보하기가 어렵고 작업성도 떨어지게 된다.한편 본원발명의 개질 몰탈 조성물에 있어서 합성고무 라텍스(SBR Latex)의 함량이 4%가 넘으면 조성물이 양생된 후 라텍스 필름이 과량으로 존재하게 되어 방수성능은 향상되나 압축강도가 크게 감소하게 되고, 고가의 라텍스 사용으로 경제성이 떨어지게 되며, 1% 이하 사용시에는 조성물에 불연속 필름막이 형성되어 방수성능이 감소하게 되고, 접착강도가 크게 저하된다.또한 시멘트와 모래의 배합비는 다양한 배합실험 결과를 토대로 도출된 것으로 압축강도, 휨강도, 접착강도, 크랙발생 여부를 고려한 최적의 조성비이다.아울러 개질 몰탈 조성물의 배합에 사용되는 물의 양은 작업성을 고려하여 플로우 값이 150~170mm 범위에 속하도록 하는 값을 선택하였으며, 물의 양을 7% 보다 많이 사용하는 경우에는 벽체 시공시 흘러내림이 발생하여 시공이 어렵고 강도특성이 작아지며, 물의 양을 6% 보다 적게 사용하는 경우에는 마감면을 균일하게 작업하기가 어렵고 작업성도 떨어지게 된다.

한편 도 1에는 본 발명의 개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 이용하는 방수포장방법의 공정도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 방수포장방법은 표면정리 및 청소를 하는 단계 및 개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 생산하는 단계, 그리고 개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 1차 도포하는 단계, 개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 포설하는 단계, 마감하는 단계, 양생하는 단계로 이루어진다.

표면정리 및 청소하는 단계에 있어서는 교면방수포장 및 도로방수포장의 경우 노후콘크리트 부분과 철근의 녹을 제거하고 표면을 수분상태로 유지하게 되며, 건축물의 내외벽 방수포장의 경우 표면 평탄화 작업과 이물질을 제거작업을 수행하고 표면을 수분상태로 유지하게 된다.

개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 생산하는 단계에 있어서는 정해진 비율로 재료를 혼합한 후 1시간 이내에 포설 및 마감이 될 수 있도록 한다.

개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 1차 도포하는 단계에 있어서는 교면방수포장 및 도로방수포장의 경우 적정량의 개질 콘크리트를 대상표면에 포설하고 브루밍(Blooming)작업으로 표면의 미세공극을 채운 후 표면에 남은 골재를 제거하며, 건축물 내외벽 방수포장의 경우 시공전에 콘크리트 표면의 취약부를 채우고 표면에 남은 골재를 제거한다.

개질 콘크리트 또는 개질 몰탈을 포설하는 단계에 있어서는 교면방수포장 및 도로방수포장의 경우 피니셔(Finisher)나 인력으로 포설을 하고, 건축물 내외벽 방수포장의 경우 방수층을 골고루 바르는 한편 이어바르기 겹침폭을 소정의 두께가 되도록 한다.

마감하는 단계에 있어서는 교면방수포장 및 도로방수포장의 경우 진동기 등을 사용하여 포설면을 다지며 레이킹(Raking)작업으로 포설면으로 거칠게 하고, 건축물 내외벽 방수포장의 경우 공정이 미장공사이면 브러싱(Brushing)작업을 하여 거칠게 마감한다.

양생하는 단계에 있어서는 교면방수포장 및 도로방수포장의 경우 7℃이상의 온도로 유지시키면서 비닐이 마대 등으로 덮어서 72시간이상 습윤 양생하며, 건축물 내외벽 방수포장의 경우 직사광선 및 통풍을 피하고 4~5일간 큰 하중이나 진동이 가해지지 않게 하는 동시에 동결이 예상되면 시트 등으로 보온하고 급격한 건조를 막기 위해서 습윤 양생한다.

한편 본 발명에 있어서 합성고무 라텍스(SBR Latex)는 표 1과 같이 스틸렌 58.3%, 부타디엔 6%, 소량의 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 과황산칼륨으로 이루어진 것(KSL363)을 사용하는 바, 도 2에서 도 4까지에 도시한 바와 같이 전체중량에서 합성고무 라텍스의 중량이 차지하는 비율 5~6% 이상으로 하면 휨강도와 인장강도는 증가하게 되지만 압축강도가 저하되므로 전체중량에서 합성고무 라텍스의 중량이 차지하는 비율은 5~6%로 하는 것이 극히 바람직하게 된다.

본 발명의 합성고무 라텍스(KSL363) 조성표

성분(Material)	중량비(%)
스틸렌(Styrene)	58.3
부타디엔(Butadiene)	35
비이온 계면활성제(Nonionic surfactant)	6
음이온 계면활성제(Anionic surfactant)	0.2
폴리실록산(Polyorganosiloxane)	0.3
과황산칼륨(Potassium persulfate)	0.2

상기와 같이 구성된 본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트와, 보통 콘크리트, 그리고 기존 라텍스 개질 콘크리트의 배합비와 그 역학적 특성은 표 2 및 표 3과 같은 바, 보통 콘크리트에 비해서 기존 라텍스 개질 콘크리트와 본 발명 제품 모두 뛰어난 강도특성을 발휘하고, 압축강도에서는 초기에 기존 라텍스 개질 콘크리트의 성능이 우수하지만 장기 강도는 오히려 본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트가 우수한 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트는 보통 콘크리트에 비해서는 성능이 우수하고, 기존의 라텍스 개질 콘크리트에 비해 성능저하가 없음을 알 수 있었으며, 향후 휨이나 부착강도가 크게 요구되는 교면방수포장, 타일접착, 노후 구조물 보수 등에 효과적으로 적용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

제품별 배합비

구분	단위	보통 콘크리트	기존 라텍스개질 콘크리트	본 발명 제품
단위시멘트량	kg	400	400	400
물-시멘트비(W/C)	%	54	37	39
잔골재율(S/a)	%	65	55	65
폴리머-시멘트비(P/C)	%	-	15	15

제품별 역학적 특성(단위 Kg/cm²)

구 분	보통 콘크리트	기존 라텍스 개질 콘크리트	본 발명의 콘크리트
압축강도	3일	152	203	131
	7일	227	237	202
	14일	300	277	283
	28일	314	300	307
	90일	398	395	402
휨강도	7일	50	55	62
	14일	-	58	-
	28일	56	62	86
인장강도	28일	25	47	48
부착강도	28일	16.7	-	23.2

한편 본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트와 보통 콘크리트의 공기량, 슬럼프, 크랙발생유무 시험, 물흡수계수 시험, 촉진 중성화 시험, 동결융해 시험, 길이변화 시험을 수행한 결과는 표 4와 같다.

본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트와 보통 콘크리트의 비교

구 분	보통 콘크리트	본 발명 제품
공기량 (vol.%)	3.6	6.5
슬럼프	초기(cm)	21	22
슬럼프	1시간 후(cm)	14	16
크랙발생유무	무	무
물흡수계수 (kg/m²·h^0.5)	0.53	0.12
촉진 중성화 시험(mm)	13	2.0
동결융해 시험 후 강도변화 (%)	27% 강도저하	18% 강도저하
길이변화율(재령 7일 기준, %)	0.036	0.037

실험결과 표 4와 같이 본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트는 보통 콘크리트에 비하여 방수성능, 중성화 저항성, 동결융해저항성능, 초기 건조수축에 의한 균열저항성이 우수한 것을 알 수 있었으며, 그에 따라 본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트는 보통 콘크리트에 비하여 방수가 요구되는 곳 및 동결융해 및 중성화 우려가 있는 곳의 효과적으로 적용할 수 있을 확인할 수 있었다.

한편 본 발명의 합성고무 라텍스를 이용한 개질 몰탈을 사용한 건물 내외벽의 방수포장의 경우는 실험을 통하여 물시멘트비는 30∼40%, 라텍스 고형분의 시멘트 중량에 대한 비율은 3∼10%를 사용하는 바, 외벽방수시에는 메틸 셀룰로즈의 경우는 0.6∼1.5%, 카르복실 메틸 셀룰로즈의 경우는 1.5% 이내, 알칼리 팽윤성 이멀젼의 경우는 1% 이내 범위에서 증점제를 첨가하여 사용할 수 있으며, 실험을 통하여 구해진 라텍스 개질 몰탈의 역학적 특성은 표 5와 같다.

본 발명의 합성고무 라텍스를 함유하는 몰탈 역학적 특성

항 목	실험결과
압축강도	100∼110 kg/cm²
휨강도	40∼50 kg/cm²
접착강도	15 kg/cm²이상
흡수율	15% 이하

같이 본 발명은 일정량의 합성고무 라텍스를 이용하여 수밀성 콘크리트 또는 수밀성 몰탈을 제조하고 이를 교면이나 도로, 건축물의 내외벽 방수포장에 적용시킬 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 교량이나 도로, 건축물의 내구성을 크게 증대시킬 수 있게 되고, 교량의 유지보수기간의 증대를 이룰 수 있게 되어 사회적 비용의 감소와 유지보수 비용의 절감을 도모할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 되며, 아울러 동일한 콘크리트를 재료의 기본으로 함으로서 방수재료와 기존의 콘크리트 구조물과의 결합력을 높일 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

전체 중량에 대하여 스틸렌 58.3%, 부타디엔 6%, 소량의 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 과황산칼륨으로 이루어진 합성고무 라텍스(SBR Latex) 5∼6%, 시멘트 16~20%, 모래 43∼47%, 자갈 23∼26%, 물 6∼8%를 혼합한 것을 특징으로 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트 조성물.
전체 중량에 대하여 스틸렌 58.3%, 부타디엔 6%, 소량의 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 과황산칼륨으로 이루어진 합성고무 라텍스(SBR Latex) 1∼4%, 시멘트 20~23%, 모래 67~69%, 물 6∼7%를 혼합한 것을 특징으로 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 몰탈 조성물.
표면정리 및 청소를 하는 단계, 전체 중량에 대하여 스틸렌 58.3%, 부타디엔 6%, 소량의 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 과황산칼륨으로 이루어진 합성고무 라텍스(SBR Latex) 5∼6%, 시멘트 16~20%, 모래 43∼47%, 자갈 23∼26%, 물 6∼8%를 혼합한 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트를 생산하는 단계, 상기 개질 콘크리트를 시공면에 1차 도포하는 단계, 상기 개질 콘크리트를 시공면에 포설하는 단계, 마감하는 단계, 양생하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 콘크리트를 이용한 방수포장방법.
표면정리 및 청소를 하는 단계, 전체 중량에 대하여 스틸렌 58.3%, 부타디엔 6%, 소량의 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 과황산칼륨으로 이루어진 합성고무 라텍스(SBR Latex) 1∼4%, 시멘트 20~23%, 모래 67~69%, 물 6∼7%를 혼합한 것을 특징으로 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 몰탈을 생산하는 단계, 상기 개질 몰탈을 시공면에 1차 도포하는 단계, 상기 개질 몰탈을 시공면에 포설하는 단계, 마감하는 단계, 양생하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성고무 라텍스를 함유하는 몰탈을 이용한 방수포장방법.